一、設計思路
1.設計背景
當前，各國綜合國力的競爭，說到底是科技創新實力的競爭，是人才的競爭。因此，中國一直采取科教興國的發展戰略。3D One是國內首個面向青少年的三維創意設計軟件。基于積木，學生可以使用軟件提供的命令和工具，輕松快速地建立模型和創建創意三維實體，可以使學生體驗到愉快的創作過程，促進學生的學習主動性和創新思維能力。也符合2016年教育部發布的《教育信息化“十三五”規劃》要求，明確指出有效運用信息技術推進“眾創空間”建設， 并且可以將3D打印的作品融入到各種創新競賽中，讓孩子們在深層次上快樂地發揮創造能力。實踐能力的培養引起了教育領域許多專家、學者和教師的興趣。如何利用3D打印技術開設課程成為教師和專家討論的焦點。
廣東省創意機器人大賽是廣東面對省教育廳廣東省港澳中小學推進的科技創新大賽活動。廣東科學中心和廣東省科技館研究會共同主辦，旨在提高廣東粵港澳大灣區、港澳中小學生機器人的創新設計和制作水平，將促進科普教育交流，助力中小學人工智能和編程課程向學校滲透。比賽的主題每年都會不一樣。今年大賽的主題是:工業機器人，要求參賽選手按要求自行設計制造工業機器人和傳送帶，模擬智能工廠的生產過程， 進行產品識別、加工等一系列操作，完成相應任務。
2.設計基礎
1)掌握大賽主題。比賽的主題每年都會不一樣。如何在比賽中取得優異的成績，讓學生有所收獲，是我一直在考慮、關注和不斷改變培養模式的重點內容。2020大賽的主題是工業機器人，是面向工業領域的多關節機械手或多自由度機器設備。它可以依靠自身的動力和控制能力自動執行工作，實現各種功能。大賽模擬智能工廠的智能生產流程，要求參賽選手設計制造機器人和傳送帶， 并根據產品定制的要求進行產品識別、加工等一系列操作。工業機器人的設計目標是提高生產效率。參賽者使用相同的基本材料包，并通過不同的結構設計和控制方法提高生產效率。大賽規則不僅評判參賽作品的創意水平和科學性，也比拼參賽作品的制作效率。
2)師生熟悉競賽規則。閱讀和理解規則是每場比賽的首要任務。廣東機器人大賽創意省的比賽規則比較嚴格，不會以任何理由違反比賽規則，所以如果因為一些小的出差而被取消參賽資格，那就得不償失了。
3)提高學生的綜合創新素養。機器人和信息技術課程都是以實踐為主要目的的教育理念。在培養中，強調學生的綜合創新素養能力。在培訓中，以項目學習為學生的主要模式，讓學生通過應用知識和動手操作進行學習，進而加深對學習材料的理解，強調主動建構、合作學習、自主學習和主動參與。
3.活動的主題和對象
1)活動主題
活動主題根據不同的比賽主題設定，如廣東省創意機器人大賽2018年是表演機器人，2019年是無人機器人，2020年是工業機器人。每年都會圍繞主題對學生進行組裝、電路組裝、主題外觀創作等方面的訓練，并將每個競賽項目進行模塊劃分，訓練分析、征服、掌握每個模塊內容的循環模式。
2)對象
培養對象主要是4-6年級的學生。先根據學生平時成績進行初選，再進行計算機操作的二次篩選。第三次篩選是日常機器人訓練，第四次篩選是城市比賽。經過四個階段的篩選，從1299人中選出4-8人。廣東省賽創意機器人培訓。
第二，教育目標
因為培養意在提高學生的綜合創新素養能力，以項目學習為主要模式，所以從五個方面(S(科學)目標、T(技術)目標、E(工程)目標、A(藝術)目標、M(數學)目標)設計教育目標。以2020年工業機器人大賽為例，為了將整個訓練過程與各個學科融合，作者設計了如下學習目標:
s(科學)目標:營造3D打印和機器人學習的氛圍，嘗試運用技術、工程、藝術、數學等多學科知識進行融合創新，培養學生的團隊合作精神。
t(技術)目標:通過訓練，讓學生了解一些電氣元件的名稱和電路符號。掌握機器人的基本結構和組成，不看圖紙就能快速組裝機器人。
e(工科)目標:掌握機器人芯片原理，學會識讀電路圖，熟練快速地完成電路組裝，實現機器人的功能。要求熟練使用3D one軟件設計機器人的外觀。
a(藝術)目標:從網絡、地方文化等途徑尋找機器人外觀的主題，利用一些回收材料或生活用品，制作具有一定創意和特定功能的裝置，提升學生的文化藝術能力。
m(數學)目標:用簡單的數學邏輯結構描述解題方法。
第三，表達方法
根據教育的目的和發展性評價的理念，為了提高學生的知識和能力，升華學生的思想，主要有三種訓練方法。
1.頭腦風暴
收到省級競賽器材后體內會后，參賽成員將組織一次頭腦風暴，讓成員根據比賽內容進行討論和研討:組裝、電路、創意外觀、分工等。在正常、和諧、不受限制的氛圍中，打破常規，積極思考，暢所欲言，充分表達自己的觀點。
2.探索與創新
1)思考如何根據圖紙裝配工業機器人，如何提高裝配速度和精度；
2)掌握每類芯片的邏輯原理，根據電路原理組裝電路；
3)確立主題，根據主題內容利用3D打印技術完善創意外觀。
3.評估和交流
對自己的作品和獲獎作品的外觀進行評價和總結，并提出今后的改進方法。
第四，實施過程
1.機械裝配
工業機器人的裝配主要是動作部件的安裝，包括:木支架、橫擔、碰撞開關、驅動電機、滑輪等。要求學生能熟練組裝，不看圖紙能在規定時間內快速完成。
2.電路組件
電路是每場比賽的重點和難點。控制電路主要由邏輯芯片組成，按照獨立設計的電路，通過杜邦線和面包板連接。首先要求學生掌握邏輯芯片的原理，并能看懂電路圖。要求組裝的電路完成比賽要求的功能:在規定的時間內，將60個不同顏色的色塊排序。檢測準確率和工作效率應達到99%。
3.創意外觀
在確立主題后，團隊成員考慮外觀以及場景的哪些部分可以利用3D打印技術進行設計，在完成設計、建模、打印等一系列工作后再對外觀和場景進行修飾。
動詞 （verb的縮寫）教育效果
在學校的支持下，機器人競賽培訓班已經開展了三年，有一批有固定科技興趣的學生，以此帶動和輻射所有學生。雖然是機器人比賽，但不僅僅是機器人學習，還有3D打印技術。基于3D打印的競賽讓學生在先進的制作和學習過程中體驗成功的喜悅。學到的內容也可以應用到日常學習和其他競賽類型中。同時可以提高學生的創造力、設計力、建構力、發現力、合作力和解決問題的能力，這也符合學生的童心和興趣，促進了學生學習方式的多樣化，促使學生自主參與和探索，在參與和探索中有所收獲。